骨折的生物力学

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骨折的生物力学范文第1篇

[关键词] 锁定钢板外置固定；外固定支架固定；骨折

[中图分类号] R687.3 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2016）08（a）-0097-02

[Abstract] Objective To study the biomechanical analysis of locking plate external and external fixation of fracture. Methods 100 different lengths of corbel bone from April 2015 ― January 2016 in our hospital laboratory were randomly divided into two groups of 50 patients as the control group. The application of external fixation； 50 cases of the observation group， the application of locking plate external fixed. Comparing the two groups of specimens in different external load under axial compression and torsion angle displacement. Results The two groups in 200 N， 300 N， applied 100 N， 400 N， 500 N and 600N under the external load compression value significantly， and the applied load increases， compression value the greater the difference， significant difference （P < 0.05）； the two group in applying 4N.cm 6N.cm， 8N.cm， 10N.cm， 12N.cm and 14N.cm， the axial torsion load is significantly different， and the larger the load is， the twist angle of the greater the difference， significant difference （P < 0.05）. Conclusion With external fixation compared with external fixation of locking plate fracture life The mechanical performance is better， worthy of clinical application and promotion.

[Key words] Locking plate external fixation； External fixation； Fracture

骨折是临床中较为常见的一种创伤性疾病，主要是指患者在外力剧烈冲击下导致骨头完整性、连续性遭到破坏[1]。复位和固定能够有效防止骨折部位出现移位，促进康复进程。锁定钢板外置固定是一种新型的骨折固定方法，同外固定支架相比，应用效果更佳[2]。该研究就2015年4月―2016年1月100例骨折固定方式进行分析，探讨锁定钢板外置与外固定支架固定骨折的生物力学特性，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取100根长度不同的牛腿骨，随机分为两组。对照组中，长度12～34 cm，平均长度（20.46±7.62）cm。观察组中，长度10～33 cm，平均长度（21.30±9.72）cm。两组在长度等方面差异无统计学意义（P>0.05），具可比性。

1.2 方法

①对照组选取骨外固定支架（型号：E10，材料：铝合金）。②观察组选取骨外锁定钢板（型号：LCLP 08型，尺寸：长297 mm，厚4.5 mm，材质：钛合金）。③分别将两组样本按各自方式固定后，放入电子万能试验机中进行测试。依次施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N以及600N的外力载荷，检测轴向压缩位移。④依次施加4 N.cm、6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm以及14 N.cm的扭力负载，检测扭转角度值。

1.3 观察指标

对比两组骨折标本在不同外力负载下的轴向扭转角度以及压缩位移。

1.4 统计方法

运用SPSS 19.0 统计学软件进行研究数据处理，两组骨折标本在不同负载下的轴向扭转、压缩位移应用均数±标准差（x±s）表示，配以t检验。P

2 结果

2.1 两组骨头样本不同外力载荷下压缩值比较

两组在施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N及600N载荷下的压缩值差异有统计学意义，且载荷越大，压缩值差异越大，差异有统计学意义（P

2.2 两组骨头样本不同外力载荷下轴向扭转角度比较

两组在施加4 N.cm、6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm及14N.cm外力载荷下轴向扭转差异明显，且载荷越大，扭转角度差异越大，差异有统计学意义（P

3 讨论

骨折是临床中十分常见的一种骨科疾病，具有发病率高、疼痛剧烈以及康复时间长等特点[3]。骨折疾病的致病机制较为明确，除了极少直接的暴力因素（如枪伤、炸伤等）以外，绝大多数患者是由于遭受到间接外力（如重物压砸、车辆撞击以及高处坠落等）的影响所致[4]。另外，研究数据显示[5]，长期、反复的骨损伤也会导致疲劳应力性骨折的发生，值得临床予以重视。骨折部位的复位和固定是临床治疗过程中非常重要的环节[6]。传统临床中主要是通过外固定支架进行固定，但体积庞大，影响日常生活，其生物力学性能也不能满足要求，临床治疗效果欠佳[7]。锁定钢板外置固定是一种新型的骨折固定方法，主要是通过钛合金钢板与锁定螺丝保证了骨折部位固定的稳定性和牢固程度。与此同时，锁定钢板体积小、重量轻，进一步提高了患者的日常生活质量。

该研究结果显示，两组在施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N以及600 N的外力载荷下的压缩值差异明显，并且所施加载荷越大，压缩值差异越大，说明锁定钢板外置固定的轴向压缩性能更好；两组在施加4 N.cm、 6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm以及14 N.cm外力载荷下的轴向扭转差异明显，并且所施加外力载荷越大，扭转角度差异越大，而在谭进红等 [8]研究结果中，锁定钢板外置固定在外力载荷4 N.cm时，轴向扭转角度为（23.1±8.5）°，外力载荷6 N.cm时，轴向扭转角度为（44.1±10.1）°，均明显高于外固定支架轴向扭转角度的（12.6±3.5）°以及（24.5±11.4）°。说明同常规固定支架固定相比，锁定钢板外置固定方式的轴向扭转生物力学性能更佳。

综上所述，锁定钢板外置方式同常规外固定支架相比，固定强度更高，生物力学性能更好，临床应用效果更加显著，值得积极推广和应用。

[参考文献]

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骨折的生物力学范文第2篇

[关键词]股骨颈骨折 应力集中 内固定

中图分类号：R682.1+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0007-02

1 绪论

股骨颈骨折是临床上最常见的骨折之一，并且随着工业及交通的发展以及人口平均寿命的提高，股骨颈骨折在人群中的发病率有着逐年升高的趋势。切开复位内固定术作为治疗股骨颈骨折的主要方式之一，不仅对年轻患者（

2 材料和仪器

国人成年尸体骨标本（已做防腐处理）18只，6.5mm空心拉力螺钉： 上海冠坤医药器械有限公司生产4孔DHS钢板及鹅颈钉：上海冠坤医药器械有限公司生产长春产CSS-44020型电子万能试验机：最大压力20kN，吉林大学力学实验中心提供

电阻应变计 （45度角应变花） 生产厂地：浙江黄岩测试仪器厂

YJ-4501A静态电阻应变仪 南京航空航天大学

吉林大学力学实验中心提供

3 模型制作

在股骨标本中下1/3处横向锯断，取上2/3段。在股骨颈中下1/3处以Pauwels角70度锯断，制成不稳定型股骨颈骨折标本，分别用6.5mm空心拉力螺钉正三角形置钉（A组）图1、6.5mm空心拉力螺钉倒三角形置钉（B组）图2

4 实验步骤

（1） 直视下解剖复位。

（2） A组用三根6.5mm钛合金空心拉力螺钉以正三角布局打入，2根贴近股骨矩，1根在股骨颈中上水平，沿股骨颈轴向（约135度）平行打入，钉头距股骨头软骨下骨3-5mm。从股骨颈截面观3钉位置呈等腰正三角形布局。B组用三根6.5mm空心拉力螺钉以倒三角布局打入，1根贴近股骨矩，2根在股骨颈中上水平，沿股骨颈轴向平行打入，钉头距股骨头软骨下骨3-5mm。从股骨颈截面观3钉位置呈等腰倒三角

形布局。

（3） 用C臂透视机验证以上3组内固定的位置。

（4） 对A组、B组 、粘贴电阻应变片花 图3

将电阻应变片的引出端，用测试导线，联接到电阻应变仪所对应编号的接线柱上。用电桥，半桥互补的方式进行测试。

（5） 将标本股骨干部分插入与水平呈75度的底座套筒内，并通过四周的螺钉孔用螺钉（4～6枚，视具体情况而定）固定，达到牢固固定。置于CSS-44020型万能试验机下，股骨颈头部与定制半球形模具接触，通过面接触达到受力均匀（图7）。实验条件：试验时选择以线性载荷0―1800N持续加裁，加载速度为1.0mm/分钟，实验自动结束条件为负载下降20%或载荷达到1800N。通过Test Expert测绘软件测得股骨颈骨折固定后的载荷及相应位移，并绘制载荷―位移曲线，电阻应变仪记录下，应变数据，当压力到达1800N时自动结束试验。

表1 各个标本电测数据（）

组别 标本1 标本2 标本3 标本4 标本5 标本6

A组 1.89 1.51 1.77 2.08 1.92 2.16

（CS正三角）

B组 2.04 1.92 2.10 2.17 2.36 1.98

（CS倒三角）

表2 各组标本平均值及标准差

组别 平均值（mm/kN） 标准差（mm/kN）

A组（CS正三角） 1.888 0.232

B组（CS倒三角） 2.095 0.157

5 讨论

本次试验结果提示，DHS+CS固定的标本的抗轴向载荷能力显著优于两种CS固定的标本（P0.05）。

综上所述，股骨颈骨折的内固定选择要综合多方面因素，根据医师的经验、患者的病情和年龄作出最合理的选择。对内固定的生物力学研究，从力学角度，提供分析结果，供临床参考。本文所参考的生物力学研究，都是仅仅从骨骼单一组织上测试得到的结论，并没有结合软组织条件采取综合分析，存在一定局限性。

参考文献

[1] 王辉张海霞徐玉娟.闭合复位、经皮空心加压螺纹钉治疗新鲜股骨颈骨折.中国农村医学杂志2006 年5月，4（3）：28-29.

[2] 韩兴龙刘学来：股骨颈骨折几种内固定物的生物力学分析. 中国杜区医师2005年第23期，7（128）：27.

骨折的生物力学范文第3篇

【关键词】 脊柱胸腰段骨折

测定TSRH用于脊柱侧前方内固定后强度、刚度和稳定性的力学性能。［方法］采用15具尸体胸腰段标本，5具为正常(NS)对照组，10具造成压缩性骨折后5具用TSRH行侧前方固定、另5具用Zplate固定作对照，应用实验应力分析法进行生物力学测试。［结果］应用TSRH内固定的脊柱应变、位移比正常脊柱对照组的应变、位移分别减小17%～20％和8％；固定后的强度和刚度与Zplate固定组相比仅小5％和5％，统计显示2种固定方法无显著性差异(P>005)。［结论］采用TSRH侧前方内固定后的脊柱不但强度、刚度和稳定性得到满足，而且在承载能力、脊柱的稳定性上优于正常对照组，与Zplate固定组相比无显著性差异，操作简便，价格低廉且临床应用疗效确切。

关键词：脊柱胸腰段骨折； TSRH侧前方内固定； 生物力学； 应用

Abstract：［Objective］To determine the strength， rigidity and stability of the spine with TSRH lateralanterior fixation. ［Method］Fifteen fresh thoracolumbar specimen were used， 5 of them were used as control group， 10 of them were made compressed fracture and pided into two groups (each contained 5 specimen)，TSRH and Zplate were used for lateralanterior fixation respectively. Biomechanical detection was carried on by the experimental stress analysis. ［Result］Compared with the control group， the strain and displacement of the spine decreased 17%～20% and 8% respectively after TSRH fixation. Compared with Zplate group， the strength and rigidity decreased 5% and 5% respectively， which did not show significant difference (P>005).［Conclusion］Lateralanterior fixation with use TSRH not only has effective result in strength， rigidity and stability of the spine， but also is superior to the control group in loadingbearing ability and stability of the spine. There is no significant difference between the TSRH group and Zplate group. But TSRH is relatively simple to operate and is cheaper than Zplate， and has exact clinical ontcome.

Key words: Thoracolumbar fracture； TSRH lateralanterior internal fixation; Biomechanics; Application

随着CT和MRI等现代影像学技术在临床上的广泛应用，脊柱创伤的诊断和治疗水平得到迅速的提高。许多患者在得到合适的手术复位、固定、减压和植骨治疗后而康复。作者在通过国人脊柱解剖观测的基础上进行TSRH(Texas Scotlish Rit Heopital)于脊柱侧前方固定，以Zplate为固定对照组进行生物力学实验研究，比较两者固定后脊柱的稳定性及刚度和强度，并观察临床应用效果。

1 材料与方法

11 标本与器械

采用随机取样的15具成人尸体脊柱标本(T12～S1)，剔除病理标本，X线片显示正常，男9例，女6例。按照Panjabi方法制成胸腰段压缩性骨折模型，各取5具分别用TSRH(单棒和钉)和Zplate固定后逐一测试。内固定器材选自美国枢法模公司。

12 测试方法及数据处理

采用与脊柱相近刚度的优质磷青铜作为应变传感器，应变预调范围 2 500 με±1％，灵敏度

2 结 果

21 载荷―应变变化

轴向压缩(A．C)、前屈(Flex)、后伸(Ext)和左右侧屈(L．B)4种工况下加载，应变变化为TSRH固定平均应变A点比正常组小17％，B点平均小15％；Zplate固定平均应变A点比正常组小24％，B点平均小22％。统计显示，TSRH与Zplate固定之间无显著性差异(P>005)，而TSRH、Zplate固定与正常对照组间有显著性差异(P

22 载荷―位移变化

TSRH固定平均位移为238 mm，Zplate固定平均位移为226 mm，两者相差5％(P>005)。而两者与正常组相比分别小8％和11％，具有显著性差异(P

23 脊柱的强度变化

内固定后，椎体上的平均强度TSRH能承受864 MPa，Zplate能承受913 MPa，强度分别提高82％和13％，两固定组之间强度相差5%(P>005)。胸腰段在500 N时A、B点椎体强度比较见表1。数据显示两固定组在A、B两点的强度均比正常对照组大。 表1 胸腰段在500 N时A、B点椎体强度比较脊柱轴向刚度和弯曲刚度的变化 TSRH和Zplate固定后比正常脊柱的轴向刚度分别平均提高6%和11%；弯曲刚度分别平均提高4%和10%(表2)。显示了内固定后抵抗轴向、弯曲变形能力的增加。创造了有利于脊柱骨折愈合的力学环境。TSRH和Zplate两者的平均轴向刚度相差5%左右(P>005) 表2 胸腰椎在500 N脊柱内固定轴向刚度和弯曲刚度值

转贴于

3 讨 论

31 侧前方入路的特点

从脊柱生物力学角度来看，椎体主要支撑压缩载荷，脊柱前中柱是其主要的承重区，而脊柱各运动中心位于椎间盘内，越接近运动中心部位，其质点的运动范围越小，所以在接近运动中心部位固定和植骨有利于骨愈合。侧前方入路内固定在生物力学上正好固定在运动节段的负重区，为畸形的矫正和植骨融合创造了有利的条件；其植入物固定于中柱，主要起支持带作用，在维持脊柱前中柱高度方面更为可靠有效；而后路内固定则主要起张力带作用。CT和MRI都证实，椎体后方的骨块突入椎管导致了脊髓受压或损伤，因此侧前方入路手术能在直视下充分复位和彻底减压解除脊髓压迫，为脊髓功能的恢复创造有利的条件，促使受伤平面以下的运动和感觉功能的尽快恢复；许多学者［1～3］认为该法固定坚强牢固，不易断钉棒，假关节形成少，很少发生脊柱后凸畸形、瘫痪加重及遗留慢性腰背痛等。而后路固定对脊髓和神经根的减压多不彻底，术后椎管狭窄发生率较高，可达25%～42％［4］。

32 TSRH用于脊柱侧前方固定的优点

(1)脊柱骨折模型分别用TSRH与Zplate固定后，在4种不同工况下的载荷-应变变化、载荷―位移变化和强度变化，所测数据经统计学检验，两者之间无显著性差异(P>005)；而与正常对照组相比，则有显著性差异(P

33 脊柱骨折手术治疗的关键在于重建前中柱的稳定性［5］ TSRH原创用于脊柱后方入路固定。作者在上述研究的基础上，于2004年1～12个月应用TSRH(单棒钉) 侧前方固定胸腰段脊柱骨折12例，Zplate固定17例。术中、术后X线检查显示TSRH完全能满足胸腰段脊柱骨折前中柱的重建。随访时间9～18个月，X线片显示TSRH固定确切，稳定可靠，没有松动、弯曲变形及断钉棒等，和Zplate具有同样牢靠的固定效果。

参考文献

［1］ 刘祖德，王长峰，魏梅洋，等.经胸膜外和腹膜外间隙手术治疗胸腰段脊柱病变［J］.脊柱外科杂志，2003，1： 95-97.

［2］ Grupp TU， Beisse R，Potulski M，et，al．Mechanical testing of implant properties of thoracoscopic implantation of ventral spinal stabilizing systems．Comparative．Study with the ISO／DIS 12189-2 corpectomy model and an improved synthetic mode［M］．Orthopade，2002，31：406-412.

［3］ Khoo LT， Beiss R， Potulski M． Thoracoscopicassisted treament of theracic and lumbar fractures：a series of 371 consecutive cases［J］．Neurosurgery，2002，51(5 Suppl)：104-117.

骨折的生物力学范文第4篇

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骨折的生物力学范文第5篇

    1  资料与方法

    1.1  一般资料

   本组23例，男16例，女7例。年龄3-10岁，均为玩耍或行走跌倒受伤。伸直型16例，屈曲型7例，均为闭合骨折。伤后至手术时间：24h内者13例，3-7 d者10例。

    1.2  手术方法

    采用氯胺酮麻醉，上止血。取肘外侧入路[1]，骨膜下剥离，显露骨折断端，清除骨折端凝血块并牵开嵌压于骨折端的软组织；术者与助手先持续轻柔的牵引纠正骨折前后重叠移位，再纠正侧方和旋转移位；骨折端复位时遵循桡侧嵌插、尺侧稍分离、尺偏型矫枉过正或轻度桡偏、桡偏型不矫枉过正的原则[2]。复位时配合左手食指和拇指夹持、推顶作用，并触摸尺骨鹰嘴窝和冠状窝判定复位准确的情况后，伸屈活动肘关节观察恢复提携角后，利用左手拇指及其他各指推顶稳定维持骨折，持电钻克氏针从外上髁斜行45°向内上方钻入直径1.5-1.8 mm的克氏针，使针尖穿出对侧近端骨皮质约3 mm左右，内上髁穿针时注意触摸，避开尺神经沟，依照前法交叉钻入克氏针至对侧皮质，伸屈肘关节，检查肘关节功能恢复情况及骨折部位稳定性，必要时可于外髁处再加一枚克氏针。直径2.0mm钻头于骨折近端外侧距骨折线2cm处前后方向钻孔，穿入一根一号强生爱惜康产品pds-ⅱ可吸收线，8字绕过外侧克氏针针尾加压固定，再次伸屈肘关节无异常后，剪断克氏针多余部分，针尾折弯留置皮下，注意内上髁折弯的针尾对尺神经的嵌压，放松止血带，确定无搏动性出血，桡动脉搏动良好，冲洗伤口，逐层关闭切口。石膏托固定于屈肘100位。

    1.3 术后处理  

    术后使用抗生素3-5d预防感染，适当脱水消肿处理，石膏托固定于屈肘100位。早期开始右手右肩主动功能锻炼，两周后拆除石膏，行肘关节主被动屈伸锻炼。术后8-10周摄片检查骨折愈合后拔除克氏针。

    2  结果  

    所有病例均达解剖复位或近解剖复位，切口均一期愈合。5例于三周后出现钉尾外露，给与拔除外露钢针。所有患者均获随访，随访时间6-18个月，平均10个月。

所有病例骨折均一期愈合，根据李稔生等[3]肘关节术后功能评判标准评定疗效。优:肘屈伸受限＜10°，肘内翻＜5°。良：肘屈伸受限10°～20°，肘内翻6°～10°。可：肘屈伸受限21°～30°，肘内翻11°～15°。差：肘屈伸受限＞30°，肘内翻＞15°。

    本组结果：优18例，良4例，可1例，优良率95.6%。无一例出现骨折再移位和尺神经损伤。

    3  讨论

    儿童肱骨髁上骨折对无移位或移位轻、患肢肿 胀轻者可行手法复位，小夹板或石膏外固定，但对于严重移位、肿胀明显或伴有神经损伤的肱骨髁上骨折采用切开复位内固定是必要的，不主张多次手法复位，不仅患儿痛苦大，更加重局部软组织的损伤，增加肘关节功能障碍的风险。手术时机应避开肿胀高峰期，肿胀重者须抬高患肢悬吊牵引，加强脱水治疗，待肿胀减轻后再手术[4]。

    目前，儿童肱骨髁上骨折内固定以交叉克氏针较为常用。杨勇等[5]报道，通过生物力学实验证实了改良张力带固定效果明显优于交叉克氏针，其稳定性能满足术后早期主动活动肘关节的生物力学需要。连洪凯[6]等证实克氏针张力带固定牢靠，并观察到应用张力带后由于外侧加压，使内侧稍有分离，纠正压缩缺损，防止肘内翻，可有效避免肢体重力及前臂旋转所导致的肘内翻的发生。作者认为：克氏针张力带内固定符合肘关节生物力学要求，能早期进行关节功能锻炼，是较理想的方法。但二次手术取出钢丝时的创伤较大。采用可吸收线代替钢丝，免除二次取出，留于皮下的克氏针可局麻下轻易取出，减少了二次手术的创伤。可吸收线为爱惜康产品pds-ⅱ，其强度是同直径普通缝线的2.5倍，双股pds-ⅱ线其强度为普通缝线的5倍。术后4度为始强度的75%，6周为50%［7］，可达到骨折固定的要求。显然，生物可吸收张力带可为病人早期功能锻炼提供足够的强度。随着骨折的逐渐愈合，骨的自身强度不断增加，而可吸收线逐渐被降解吸收，从时间上可完全满足骨折愈合过程。

    因此，交叉克氏针加可吸收线张力带内固定既实现了内固定的稳定性，有利于骨折端的加压，促进骨折愈合，防止肘内翻的发生，又减少了二次手术的创伤，是一种治疗儿童肱骨髁上骨折较为理想的方法。

参 考 文 献 

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